M 4 (cluster de stele)

M 4 ( NGC 6121 ) este un grup de stele globulare din constelația Scorpius , cea mai apropiată de Pământ sau una dintre cele mai apropiate. Este situat la o distanță de 1,89 kiloparsecs (6160 ani lumină ). Clusterul nu este foarte mare ca dimensiune și masă: raza mareelor ​​a clusterului este de 70 de ani lumină, iar stelele clusterului sunt concentrate în principal într-o regiune cu o rază de 38 de ani lumină.

Clusterul conține peste 100 de mii de stele și aproximativ 40 de mii de pitice albe . Potrivit diferitelor estimări, vârsta populației stelare din cluster este de 11,5-13,3 miliarde de ani. Printre stelele variabile ale clusterului se numără un pulsar de milisecunde care găzduiește o exoplanetă numită PSR B1620-26 b  , cea mai veche exoplanetă cunoscută.

Clusterul a fost descoperit de Jean Philippe de Chezo în 1746. În 1784, Charles Messier a distins stele individuale în cluster - M 4 a fost primul cluster globular unde s-a făcut acest lucru.

Magnitudinea aparentă a clusterului de 5,8 m îl face observabil cu ochiul liber pe ceruri foarte întunecate, iar diametrul său unghiular este de 35 de minute de arc , ceea ce este mai mare decât dimensiunea unghiulară a Lunii .

Opțiuni

Locație

M4 este un cluster de stele globulare . Distanța până la cluster în funcție de paralaxa trigonometrică , măsurată de telescopul Gaia , este de aproximativ 1,89 kiloparsecs (6160 ani lumină ), iar mai devreme, estimările indirecte ale distanței iau valori de 1,7 până la 2,2 kpc (5500-7200 ani lumină) [1] ] .

M 4 este considerat cel mai apropiat cluster globular de Pământ [2] , sau unul dintre cei mai apropiati. Deși în 2007 a fost descoperit clusterul de stele FSR 1767 , care este chiar mai aproape decât M 4 - la o distanță de 4900 de ani lumină [3] , în diverse studii acest obiect este considerat atât ca un cluster globular [4] , cât și ca un cluster deschis [ 3]. 5] . În unele studii, natura FSR 1767 ca cluster a fost contestată în principiu [6] . Al doilea cel mai apropiat cluster globular confirmat, NGC 6397 , este situat la o distanță de 2,4 kpc (7800 de ani lumină) de Pământ [1] .

M 4 este situat în direcția centrului galaxiei , pe fundalul umflăturii și este relativ aproape de planul discului galactic : la o distanță de 2000 de ani lumină de acesta, datorită căruia absorbția interstelară puternică . afectează clusterul [7] . M 4 se îndepărtează de Soare cu o viteză de 70 km/s [3] .

Caracteristici fizice

M4 este un cluster relativ mic. Raza mareelor ​​a clusterului este de 70 de ani lumină. Stelele clusterului sunt concentrate în cea mai mare parte într-o regiune cu o rază de 38 de ani lumină, dar o regiune mai mică se observă în fotografiile cu expunere scurtă și în observațiile vizuale. Partea centrală cu o rază de 8 ani lumină conține jumătate din masa întregului cluster, iar raza miezului clusterului este de 1,8 ani lumină. M 4 aparține clasei de concentrare Shapley-Sawyer IX, ceea ce înseamnă o concentrație destul de scăzută de stele - unul dintre cele mai mici dintre clusterele globulare din catalogul Messier [3] [7] .

Masa clusterului este, de asemenea, mică și se ridică la aproximativ 6,25–6,3⋅10 4 M ⊙ . Aparent, clusterul și-a pierdut o parte semnificativă din masă în trecut din cauza interacțiunilor mareelor ​​cu alte obiecte: conform diferitelor modele teoretice, masa clusterului în timpul formării a fost de 3,4–7,5⋅10 5 M ⊙ . Simulările arată, de asemenea, că clusterul a experimentat o prăbușire a miezului , deși profilul de luminozitate observat este caracteristic clusterelor care nu au apărut [8] [9] .

Mărimea absolută a lui M 4 este −7,2 m [10] , luminozitatea este 6,25⋅10 4 L ⊙ [11] . Clasa spectrală integrală a clusterului este F8, indicele de culoare B−V  este 1,03 [3] .

Populația de stele

În clusterul M 4, conform calculelor teoretice, există peste 100 de mii de stele și aproximativ 40 de mii de pitice albe [2] [7] . Potrivit diferitelor estimări, vârsta populației stelare a lui M 4 este de 11,5–13,3 miliarde de ani, iar metalicitatea  este de la −1,20 la −1,05, ceea ce corespunde unei abundențe relative de fier de 6–9% din cea solară [ 10] [ 12] [13] . Îmbogățirea cu elemente ale procesului alfa față de fier este de +0,39, adică conținutul de elemente alfa față de fier este de 2,5 ori mai mare decât cel solar [8] . Este posibil ca în cluster să existe două populații stelare de vârste diferite, dar diferența de vârstă a acestora nu trebuie să depășească 214 milioane de ani [14] .

Cel puțin 90 de stele variabile sunt cunoscute în cluster , o parte semnificativă dintre acestea fiind variabile RR Lyrae [15] . Alte variabile includ PSR B1620-26 , un pulsar de milisecunde cu o perioadă de 11 ms , de trei ori mai rapid decât cel al Nebuloasei Crabului [7] . Pulsarul face parte dintr-un sistem cu trei obiecte care include o pitică albă și o exoplanetă numită PSR B1620-26 b . Aparent, exoplaneta s-a format aproximativ în același timp cu stelele din cluster și este cea mai veche exoplanetă cunoscută [16] .

Clusterul conține steaua Y 453, care este destul de strălucitoare în domeniul ultraviolet : temperatura sa este de 72.000 K și luminozitatea sa este de aproximativ 690 L ⊙ . Y 453 este o stea evoluată care a părăsit ramura gigant asimptotică , masa sa este de 0,53 M ⊙ [17] .

Istoria studiului

Clusterul M4 a fost descoperit de Jean Philippe de Chezo în 1746. Cu toate acestea, descoperirea sa nu a fost publicată, iar în 1752 Nicolas Louis de Lacaille [7] [18] a descoperit în mod independent clusterul .

Chezo și Lacaille nu au reușit să distingă stelele din cluster și l-au confundat cu o nebuloasă: primul care a reușit să facă acest lucru a fost Charles Messier în 1764 și a catalogat și clusterul . Clusterul M 4 a fost singurul cluster globular din observațiile lui Messier și primul cluster globular în care stele individuale au fost rezolvate [3] [7] .

În 1987, a fost descoperit pulsarul de milisecundă PSR B1620−26 , devenind al doilea descoperit într-un cluster globular: primul a fost PSR B1821−24 în clusterul M 28 [7] [19] . În 1992, s-a dovedit că, pe lângă pulsar și pitica albă, există un alt obiect de masă mică PSR B1620−26 b în sistem : masa sa a fost cunoscută cu o precizie scăzută. Ca urmare a observațiilor ulterioare, valoarea a fost rafinată, iar până în 2003 s-a confirmat că acest obiect este o planetă - o contribuție semnificativă la această descoperire a fost adusă de observațiile cu telescopul Hubble [20] . În plus, în 1997, cu ajutorul aceluiași telescop, a fost făcută o fotografie a 258 de pitice albe din cluster, iar în 2001, stele cu o magnitudine aparentă de până la 30 m au fost surprinse într-o fotografie cu expunere lungă [7]. ] .

Supraveghere

Clusterul M 4 are o magnitudine aparentă de 5,8 m, făcându -l vizibil cu ochiul liber pe cerul foarte întunecat. Diametrul unghiular al clusterului atinge 35 de minute de arc atunci când este fotografiat cu expunere lungă, care este mai mare decât dimensiunile unghiulare ale Lunii . Cu o expunere scurtă, o zonă mai mică este vizibilă, iar cu observații vizuale, diametrul unghiular nu depășește 15 minute de arc. Clusterul este observat în constelația Scorpius , cea mai bună lună pentru observare este iulie [2] [3] [21] .

M 4 este la 1,3 grade vest de Antares . Clusterul este ușor de observat cu un binoclu mic : în acest caz, arată ca o pată neclară, iar atunci când utilizați un telescop mic, forma rotundă a clusterului devine vizibilă. Un telescop cu un diametru al lentilei de 50 mm face posibilă distingerea stelelor individuale în cluster, dintre care cea mai strălucitoare are o magnitudine de 10,8 m . Când se folosește un telescop mai mare, cu diametrul lentilei de 120 mm, devine vizibilă o structură alungită de mai multe stele strălucitoare [3] [21] .

La 50 de minute de arc la est de M 4 și la 30 de minute de arc de Antares se află un alt cluster globular, NGC 6144 . Este mai slab decât M 4 - magnitudinea sa aparentă este de 9,0 m , iar pentru a o observa trebuie să folosiți un telescop cu un diametru al lentilei de cel puțin 200 mm [3] [21] .

Note

1. ↑ 1 2 Shao Z., Li L. Gaia paralax of Milky Way globular clusters - A solution of mixture model  // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society  . — Oxf. : Wiley-Blackwell , 2019. - 1 noiembrie ( vol. 489 ). - P. 3093-3101 . — ISSN 0035-8711 . - doi : 10.1093/mnras/stz2317 . Arhivat din original pe 16 august 2021.
2. ↑ 1 2 3 Garner R. Messier 4 . NASA (6 octombrie 2017). Preluat la 12 august 2021. Arhivat din original la 12 august 2021. (nedefinit)
3. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Frommert H., Kronberg C. Messier 4 . Baza de date Messier . Preluat la 12 august 2021. Arhivat din original la 4 octombrie 2018. (nedefinit)
4. ↑ Bonatto C., Bica E., Ortolani S., Barbuy B. Further probing the nature of FSR1767  // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society  . — Oxf. : Wiley-Blackwell , 2009. - 1 august ( vol. 397 ). — P. 1032–1040 . — ISSN 0035-8711 . - doi : 10.1111/j.1365-2966.2009.15020.x . Arhivat din original pe 16 august 2021.
5. ↑ Kharchenko NV, Piskunov AE, Schilbach E., Röser S., Scholz R.-D. Studiu global al clusterelor de stele din Calea Lactee. II. Catalogul parametrilor de bază  // Astronomie și Astrofizică . - Les Ulis: EDP Sciences , 2013. - 1 octombrie ( vol. 558 ). — S. A53 . — ISSN 0004-6361 . - doi : 10.1051/0004-6361/201322302 . Arhivat din original pe 3 aprilie 2019.
6. ↑ Froebrich D., Meusinger H., Scholz A. Observații ulterioare  NTT ale candidaților clusterului stelar din catalogul FSR  , Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . - Ofx.: Wiley-Blackwell , 2008. - 1 noiembrie ( vol. 390 ). — P. 1598–1618 . — ISSN 0035-8711 . - doi : 10.1111/j.1365-2966.2008.13849.x . Arhivat din original pe 16 august 2021.
7. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Stoyan și colab., 2008 , p. 80.
8. ↑ 1 2 Marino AF, Villanova S., Piotto G., Milone AP, Momany Y. Dovezi spectroscopice și fotometrice ale a două populații stelare din clusterul globular galactic NGC 6121 (M 4  )  // Astronomie și astrofizică . - Les Ulis: EDP Sciences , 2008. - 1 noiembrie ( vol. 490 ). — P. 625–640 . — ISSN 0004-6361 . - doi : 10.1051/0004-6361:200810389 . Arhivat din original pe 12 aprilie 2019.
9. ↑ Heggie DC, Giersz M. Monte Carlo simulations of star clusters - V.  The globular cluster M4  // Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . — Oxf. : Wiley-Blackwell , 2008. - 1 octombrie ( vol. 389 ). — P. 1858–1870 . — ISSN 0035-8711 . - doi : 10.1111/j.1365-2966.2008.13702.x . Arhivat din original pe 16 august 2021.
10. ↑ 1 2 Giersz M., Heggie DC Monte Carlo simulations of star clusters - VI. Clusterul globular NGC 6397  // Anunțuri lunare ale Societății Regale de Astronomie  . — Oxf. : Wiley-Blackwell , 2009. - 1 mai ( vol. 395 ). - P. 1173-1183 . — ISSN 0035-8711 . - doi : 10.1111/j.1365-2966.2009.14638.x . Arhivat din original pe 16 august 2021.
11. ↑ Richer HB, Fahlman GG, Brewer J., Davis S., Kalirai J. Hubble Space Telescope Observations of the Main Sequence of M4  //  The Astronomical Journal . - Bristol: IOP Publishing , 2004. - 1 mai ( vol. 127 ). — P. 2771–2792 . — ISSN 0004-6256 . - doi : 10.1086/383543 . Arhivat din original pe 16 august 2021.
12. ↑ Song F., Li Y., Wu T., Pietrinferni A., Poon H. The Influence of the Metal Mass Fraction Z, Age, and Mixing-length Parameter on the RGB Bump Magnitude for the M4   Cluster // The Astronomical Journal . - Bristol: IOP Publishing , 2018. - 1 decembrie ( vol. 869 ). — P. 109 . — ISSN 0004-637X . - doi : 10.3847/1538-4357/aaecd3 . Arhivat din original pe 16 august 2021.
13. ↑ VandenBerg DA, Brogaard K., Leaman R., Casagrande L. The Ages of 55 Globular Clusters as Determined Using an Improved ΔVHB
    TOMetodă împreună cu constrângerile diagramei culoare-magnitudine și implicațiile lor pentru probleme mai largi  //  The Astrophysical Journal . - Bristol: IOP Publishing , 2013. - 1 octombrie ( vol. 775 ). — P. 134 . — ISSN 0004-637X . - doi : 10.1088/0004-637X/775/2/134 . Arhivat din original pe 28 martie 2019.
14. ↑ Lucertini F., Nardiello D., Piotto G. The Hubble Space Telescope UV Legacy Survey of Galactic Globular Clusters. XXII. Vârste relative ale mai multor populații în cinci clustere globulare  // Astronomie și Astrofizică  . - Bristol: IOP Publishing , 2021. - 1 februarie ( vol. 646 ). — P. A125 . — ISSN 0004-6361 . - doi : 10.1051/0004-6361/202039441 . Arhivat din original pe 16 august 2021.
15. ^ Wallace JJ, Hartman JD, Bakos GA, Bhatti W. A Search for Variable Stars in the Globular Cluster M4 with K2  //  The Astrophysical Journal Supplement Series. - Bristol: IOP Publishing , 2019. - 1 septembrie ( vol. 244 ). — P. 12 . — ISSN 0067-0049 . doi : 10.3847 /1538-4365/ab3849 . Arhivat din original pe 16 august 2021.
16. ↑ Cea mai veche planetă cunoscută a fost identificată . NASA (23 martie 2008). Preluat la 13 august 2021. Arhivat din original la 13 august 2021. (nedefinit)
17. ↑ Dixon WV, Chayer P., Latour M., Bertolami MMM, Benjamin RA Observații ale stelei ultraviolete-luminoase Y453 în Clusterul Globular M4 (NGC 6121  )  // The Astronomical Journal . - Bristol: IOP Publishing , 2017. - 1 septembrie ( vol. 154 ). — P. 126 . — ISSN 0004-6256 . - doi : 10.3847/1538-3881/aa8450 . Arhivat din original pe 16 august 2021.
18. ↑ Seligman C. Noi obiecte de catalog general: NGC 6100 - 6149 . cseligman.com . Preluat la 13 august 2021. Arhivat din original la 26 septembrie 2018. (nedefinit)
19. ^ Lyne AG, Biggs JD, Brinklow A., Ashworth M., McKenna J. Discovery of a binary millisecond pulsar in the globul cluster M4   // Nature . - N. Y .: NPG , 1988. - Martie ( vol. 332 , iss. 6159 ). — P. 45–47 . — ISSN 1476-4687 . - doi : 10.1038/332045a0 . Arhivat din original pe 13 august 2021.
20. ↑ Cea mai veche planetă cunoscută a fost  identificată . Telescopul spațial Hubble (10 iulie 2003). Preluat la 13 august 2021. Arhivat din original la 16 august 2021.
21. ↑ 1 2 3 Stoyan și colab., 2008 , pp. 80-81.

Literatură

• Stoyan, R., Binnewies S., Friedrich S., Schroeder K. Atlasul obiectelor Messier: Highlights of the Deep Sky . - Cambridge, Marea Britanie: Cambridge University Press , 2008. - ISBN 978-0-511-42329-1 .